Cosmo 2014, Chicago

Resumo aquí las impresiones de mi visita a un evento dos semanas atrás. A pesar de mis tendencias semiobsesivas, intentaré no ser tan cronológico. 

Con el nombre corto de COSMO 2014, el "18th annual International Conference on Particle Physics and Cosmology" se celebró del 25 al 29 de agosto, en la ciudad de Chicago. De inicio, el Logo...

Crédito: Universidad de Chicago

La vista de la ciudad desde el lago, la evolución de la imagen del fondo de radiación cósmica (CMB) dada por los satélites COBE- WMAP-PLANCK, cada uno por encima. La distribución casi perfecta de cuerpo negro que tiene la radiación, y debajo la antena con la que Penzias y Wilson descubrieron sin buscarlo el CMB. En la otra esquina, el South Pole Telescope. Y por último, las ecuaciones de Einstein y algunas palabritas que resuenan en las mentes de los cosmólogos desde hace varias décadas. ¿A quién no se le antojaría ir?

Inflación y otros detalles Cosmológicos

Justo mencioné el Telescopio Polo Sur, en el que colabora de manera importante la Universidad de Chicago. Pues bien, este telescopio tiene enfrente el experimento BICEP-2, que en marzo de este 2014 saltó a primera plana luego de que anunciaron que habían encontrado restos de ondas gravitacionales primigenias (generadas muy cerca del mismo Big Bang).
¿Porqué es tan importante este anuncio en el que se centró mucha de la atención del congreso? Resulta que este 'descubrimiento' implicaría que es muy probable que la teoría de inflación es correcta.

La inflación nació con la década de los 80 de las manos de Alan Guth. Es una de esas ideas que cambian el estatus de científico reconocido a Big Star. La propuesta fue que nuestro querido Universo en su etapa inicial tuvo una fase acelerada, que si bien corta, duró suficiente como para otorgar varias propiedades que se observan. En particular, la teoría nació (diríamos mañosamente pero sonaría mal) para explicar: la gran homogeneidad (e isotropía) en la distribución de materia a gran escala y una curvatura global plana.

En resumen, con una etapa acelerada del Universo (que duró mucho menos de un segundo dentro del primer segundo después del Big Bang), las diferentes regiones llegaron a poder comunicarse entre sí, otorgando un equilibrio térmico que hoy vemos como la misma distribución de galaxias a gran escala (homogeneidad e isotropía), y la uniformidad de la temperatura del fondo de radiación cósmica. Para efectos de esquemas usuales, ambas cosas deberían ser lo mismo. La otra gran cosa es que el Universo a gran escala parece ser plano.

En los modelos dinámicos del Universo, estudiados por primera vez por Alexander Friedmann en los 1920's, las ecuaciones otorgan un parámetro que puede ser positivo, negativo, o cero. Esto resulta en una geometría distinta para el espacio tiempo de fondo, en lo que se llama una topología asociada de una esfera, un hiperboloide o de un plano. Pues resulta que las mediciones (por allá en 1998 experimento Boomerang y otros subsecuentes) indican que nuestro Universo es plano. ¿Y eso porqué?

Cuando existe un parámetro libre, la pregunta podría parecer más metafísica. Por ejemplo, si uno se preguntara, ¿porqué el electrón tiene tal masa? Hay un rango infinito de valores posibles y algún intento de responder ese tipo de pregunta nos lleva fuera de la física conocida, con mucho.
En el caso cosmológico es distinto, puesto que si bien tenemos un rango infinito de valores para una constante (k), uno se pregunta por tres posibilidades: positivo, negativo, o cero. Uno esperaría que difícilmente se encuentre justo el valor k=0.

Pues la inflación, gracias a la aceleración mencionada, da un efecto de suavizado de tal manera que el valor de k esperado sería muy cercano a cero. Esto es parecido al efecto que creamos al estirar una goma: "la aplanamos".

Tal como son las cosas, la nueva idea de Guth tomó fama, y las observaciones han ido dándole más forma con el tiempo. Y las cosas parecen estar de acuerdo con la inflación, como por ejemplo la forma en que se dan las pequeñas anisotropías que darían lugar a las galaxias.

Sin embargo, no se sabe qué dio lugar a la inflación (el nombre genérico para el campo escalar es inflatón), ni la forma exacta del potencial del campo escalar. Esto ha generado un sinnúmero de subteorías, y algunos argumentos ciertamente la pueden hacer ver sospechosa. Asociado a esto, hay varios teóricos que de plano están en desacuerdo con la teoría, y otros que al menos están abiertos a otras posibilidades.

Mi opinión es que, de confirmarse los resultados del experimento BICEP2, la inflación tendría un puntote a su favor poniendo rojos a los contrarios, pero que eventualmente surgirían ideas alternativas que también incorporen este resultado.

Un poco sobre el congreso

El pedacito de cielo que observó BICEP2 y resultado

Las primeras charlas plenarias estuvieron enfocadas a los resultados de BICEP2, con poca referencia a la inflación en realidad.
La primera vino a cargo de John Kovac, líder del experimento. Mostró porqué tenían confianza en sus resultados, pero al final aceptó que era posible que fuera polvo, y aunque prácticamente le estaba dando un 50-50, insinuó que trabajo actual con los del Planck de nuevo parecía confirmarles que gran parte de la polarización no era polvo. (Sobre lo de polarización, puede ver aquí.)

Yo había llegado a la cd. casi a las seis de la mañana. Por la tarde, había sesiones paralelas del CMB, de Inflación y de Energía Oscura.
Para el récord, sólo menciono dos pláticas paralelas que llamaron mi atención: Una de Craig Hogan, en que propone que la escala de QCD (CromoDinámica Cuántica) y la cosmológica de algún modo pueden relacionarse, haciendo a la vez algunas referencias al principio holográfico. Y la de T. Rindler-Daller, sobre una idea de Katherine Freese sobre estrellas oscuras (hechas de pura materia oscura). Freese tiene varios trabajos interesantes.

De las plenarias, me perdí la de Andrei Linde, que era el viernes. Pero al menos fui a algunas de carácter teórico. Como por ejemplo la de Eva Silverstein, teórica de cuerdas. La mujer sabe muy bien su chamba y de hecho es bien reconocida, pero a mí de plano no me parece lo de dar las plenarias con garabatos. Ese estilo heredado de Edward Witten, puede tener su causa mayor a que están muy ocupados como para preparar diapositivas. Me agradó la de Mark Trodden, titulada Aspectos teóricos de la aceleración cósmica.  

Gleacher Center, University of Chicago

Película, cena, y otros

La organización del evento me agradó mucho (en gran parte gracias a los huéspedes Daniel Holz y Lian-Tao Wang).

Las pláticas se daban en el Gleacher Center de la Universidad de Chicago, un lugar para conferencias ubicado a un lado del Chicago River por atrás de la Michigan Av. Yo me hospedaba a tres cuadras, en el hotel Intercontinental, que abajo tiene el Michael Jordan's Stakehouse, de nuestro admirado Mike.

Las pláticas de la mañana se daban en el sexto piso del Gleacher Center. Podías desayunar (gratis!) antes de que comenzaran las pláticas, y todo el tiempo bebidas para los (aprox.) 300 participantes.

En un pasillo hay fotos de premiados Nobel, que en algún momento de su desarrollo estuvieron en la Universidad de Chicago.
De ellos, Albert A. Michelson fue el primero en obtenerlo (1907), por algo que sería crucial para la relatividad. Otros nombres que aparecen en la lista que reconozca son Glenn T. Seaborg (líder en crear elementos pesados artificiales), Bertrand Rusell (matemático-filósofo con Nobel de literatura), James Watson (ADN) y de física (además de Michelson): Millikan, Compton, Fermi, C. N. Yang (el de las teoría de Yang-Mills), Wigner, Maria Goeppert-Mayer, Schwinger, Hans Bethe, Luis Alvarez, Gell-Mann, Chandrasekhar, Lederman,  Wilczek y Nambu.

Vista del río a una cuadra del evento.

Por la tarde del martes fuimos al Logan Center for the Arts, donde nos dieron primero una ensalada y luego nos pusimos a ver el documental Particle Fever, que dura hora y media y que recomiendo ver. La promoción rezaba: Imaginas ser capaz de ver cómo Edison encendía su primer bombilla, o cómo Franklin recibía su primera descarga eléctrica? PARTICLE FEVER le da a la audiencia un asiento de primera fila al avance científico de nuestra generación más significativo e inspirador, tal como sucede. La película sigue a seis brillantes científicos durante el lanzamiento del Gran Colisionador de Hadrones, marcando el inicio del más grande y caro experimento en la historia del planeta.

Al final hubo una mesa redonda entre Marcela Carena, Joe Lykken (ambos de Fermilab) y Nima Arkani-Hamed (de Princeton, uno de los protagonistas de la película). Moderaba Edward W. Kolb, quien tiene un humor muy fino. Una persona del público mencionó un dicho sobre cuántos ángeles pueden danzar sobre la cabeza de una pluma, y si no recuerdo mal es ahí donde Nima se puso a hablar sobre el Multiverso y tratar de joder al público (con un humor un poquito más oscuro) sobre una burbuja finalizando el Universo.

Me agradó cuando se puso a favor de los físicos teóricos (claro como él), diciendo que no solo son basura de la ciencia perdiendo el tiempo y casi gastando el aire de los demás, jaja... ya después dijo lo positivo.

Una muchacha dijo que los asiáticos prácticamente no era representados en la película y que así sucedía con las minorías, encasillando al filme prácticamente como racista. A mi me parece una tontería pues seis personas no son estadísticamente significativos, pero como es un tema muy sensible, los participantes respondieron de manera diplomática dándole la razón a medias. Por el estilo, en medio de todo una mujer de color se puso a gritar buscando a alguien del público, a quien sacaron para no tener más alboroto.

El miércoles hubo una cena en el planetario Adler. Comenzó con una degustación de vinos y bocadillos. 

Vista desde el Adler Planetarium (esta no la tomé yo)

La vista de Chicago desde ahí era bellísima y Kolb también ahí participó con un discurso cómico sobre cómo había evolucionado el evento desde 1984 a la fecha, justo 30 años después. Se burló un poco de varios, entre ellos de Steven Weinberg y de él mismo.

En la cena, tenía a un lado participantes de Taiwán, Italia, Inglaterra y de Estados Unidos había un estudiante. También estaba una pareja: el novio, quien hablaba idéntico a Chris Tucker (el que sale con Jackie Chang),  no era físico pero le interesaba conocer sobre el Universo.

Casi para irnos hablé un momento con Axel de la Macorra, quien hace un trabajo que me parece muy interesante y que ha colaborado con George Smoot. Me dio algunos consejos por cierto. Los otros dos mexicanos que había saludado en el evento eran Gustavo Niz (Guanajuato) y Marcelo Salgado (UNAM).

Dejo esto con una cancioncilla de los Rollings: